Устройство для измерения давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоциАлистичесниРЕСПУБЛИК Оа, 14515 1 ДР 4 С 01 Ь 9 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТизОБРетениям и ОтнРытияплант сссР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ поления(71) Ленинградский политехнический институт им.М.И.Калинина(56) Федотов А.Ф. Расчет и проектиро" ванне индуктивных измерительных устройств; М.: Машиностроение, 1979, с.139.Велаюдхан, Банделл, Простой индуктивный датчик перемещений. - Приборы для научных исследований, 1984, 1 10, с.184.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕ НИЯ, (57) Изобретение относится к измери. тельной технике, в частности к измерителям давления, и позволяет высить точность измерения дав индуктивными датчиками. Выходнойсигнал генератора 1 поступает навход двух операционных усилителей 2и 3 с обмотками дифференциальногоиндуктивного датчика 4 в цепи обратной связи. Под действием измеряемого давления изменяются индуктивныесопротивления обмоток датчика и навыходе дифференциального усилителя5 появляется сигнал, который в фазочувствительном демодуляторе б преобразуется в напряжение постоянноготока и через фильтр нижних частотпоступает на выход устройства. Одновременно с выхода устройства сигналчерез суммирующее устройство 8,подключенное к источнику 9 опорногонапряжения, поступает на управляющийвход генератора 1, изменяя величинуего выходного напряжения и выравнивая этим передаточную характеристикуустройства. 2 ил.(2) еых35 Изобретение относится к иэмери"тельной технике, в частности к устройствам для измерения давления с помощью дифференциально-индуктивных .:5датчиков,Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг,1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг,2 - передаточные характеристики устройства.Устройство содержит управляемыйгенератор 1 переменного напряжения,операционные усилители 2 и 3, в обратную связь которых включены обмотки диФференциально-индуктивного датчика 4, дифференциальный усилитель5, фаэочувствительный демодулятор б,фильтр 7 нижних частот, сумматор 8, 20входы которого соединены с выходамифильтра нижних частот и источника 9опорного напряжения постоянного тока, а его выход - с управляющимвходом управляемого генератора, ирегистратор (не показан),Дифференциально-индуктивный датчик 4 давления содержит мембрану идва П-образных сердечника с обмотками. 30Принцип действия устройства основан на формировании передаточной характеристики измерительного преобразователя с такой нелинейностью,которая по своему характеру обратнанелинейности функции преобразованиядифФеренциально-индуктивного датчика.Устройство работает следующимобразом. 40Выходной сигнал генератора 1,амплитуда 11 которого изменяется всоответствии с управляющим сигналомпоступает на входы двух операционных усилителей 2 и 3 с обмотками дифференциально-индуктивногодатчика 4 в обратной связи. Под действием измеряемого давления Р мембрана датчика прогибается, вследствиечего изменяется воздушный зазор между мембраной и сердечниками и, какследствие этого, изменяются значе"ния полных сопротивлений обмоток датчика. Ввиду малых значений прогибовмембраны изменением активных составляющих полных сопротивлений обмотокдатчика, в первом приближении можнопренебречь, Таким образом, в результате воздействия измеряемого давления индуктивность одной из обмоток датчика увеличивает свое значение на 1 Ь, а индуктивность другой - умень. шает на такое же значение, т.е. функция преобразования дифференциально- индуктивного датчика имеет вид Л Ь щ щ й(Р).С учетом изложенного, для случая линейного преобразования прямой цепи устройства зависимость выходного напряжения 11 ,от изменения значения индуктивности ,ЬЬ имеет следующий вид: где в - коэффициент передачи прямой цепи,Так как при введении в устройство обратной связи (ОС) 8( 11 о+ О 11 еых)где Я " крутизна характеристики управления генератора 1; 11 - значение опорного напряжения источника 9 постоянноготока;и- коэффициенты передачи сумматора 8 для напряжений 0и 11 , соответственно, то из (1) следует, что 1 - 2 Куь ЫАнализ выражения (2) показывает, что при отсутствии обратной связи ( - "О) передаточная характеристика измерительного преобразователя линейка, при введении ОС (4 0) - нели- кейна, При этом для случаев положительной ОС (т 0) график зависимости Б = Е(ДЬ) расположен выше линейвыхной передаточной характеристики измерительного преобразователя, отрицательной ОС (( 0) - ниже (фиг.2), т.е. линеариэация передаточной характеристики устройства может быть осуществлена путем введения в изме" рительный преобразовательотрицатель= ной (положительной) обратной связи.Необходимо отметить, что компенсация нелинейности функции преобразования датчика во всем диапазоне изменения преобразуемого давления полностью произведена быть не может. Она возможна лишь в одной точке, в которой, например, нелинейность функции преобразования максимальна,14515 Обозначив К2 ес Я, и, учитывая, что Ь ЬГ(Р), мощно перейти к характеристике преобразования предлагаемого устройства в целом: К РБоГ(Р) П. , алых 1 КУ (Р)(5) З 5 При проектировании в соответствии с изложенным методом устройства для измерения давления в диапазоне от 0 до 4 атм., работающего с серийно выпускаемым отечественной промьппленностью дифференциально-индуктивным,40 В . Ульяновавчук оставителехред А. ФиКорректор Н.Корол едактор А.Рев Заказ 7072/41 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 КНТ СССР Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Предположим, что характеристика пре образования предлагаемого устройства, описываемая выражением (3), имеет максимальную нелинейность в точке, . соответствующей середине диапазона изменения преобразуемого давления 15 Р. Для компенсации нелинейности в указанной точке, т.е. обеспечения принадлежности этой точки линейной характеристике преобразования, проходящей через точки, соответствующие 20 нулевому и конечному значениям изменениям преобразуемого давления Р, необходимо выполнение условия 051(Ри)Х А Й -251- К У К (Р) 1 - КК (О, 5 Р.)(4) где Р - номинальное 1 конечное 1 значенние преобразуемого давленияР. 30Из выражения (4) определяем 674датчиком, функция преобразования которого имеет погрешность линейности 0,8 Х и в первом приближении описы-б вается выражением Г(Х) щ 7,62 1 О Х= - 3 1 ОХ в соответствии с (5) был определен коэффициент 11, равный 5 1 О . Погрешность предлагаемого устройства от нелинейности его передаточной характеристики при этом уменьшается до 0,13. Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее генератор переменного напряжения с управляющим входом, два операционных усилителя, дифференциальный индуктивный датчик дав - ления, дифференциальный усилитель, фазочувствительный демодулятор и , фильтр нижних частот с регистратором, причем генератор выходом подключен к управляющему входу демодулятора и к входам операционных усилителей, в цепи обратной связи которых включены обмотки дифференциального датчика давления, а выходы операционных усилителей через дифференциальный усилитель и фазочувствительный демодулятор подключены к входу фильтра нижних частот, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник опорного напряжения и сумматор, входы которого соединены с выходами фильтра нижних частот и источника опорного напряжения, а его выход - с входом управления амплитудой выходного сигнала генератора перемени 7 го напряжения.